Controle baseado na teoria de planicidade diferencial para um compensador híbrido de heave

Abstract

No campo das plataformas de perfuração offshore, as ondas do mar geram um movimento de elevação indesejado que afeta as plataformas durante a execução do processo de perfuração. Tal situação pode acarretar em um problema de instabilidade de contato entre a broca e a formação e, por consequência, causar danos aos equipamentos, ao poço e ao meio ambiente. Como solução para este problema, compensadores de heave são usados para atenuar e desacoplar o movimento da coluna de perfuração do movimento de elevação indesejado da embarcação. No presente estudo, propõe-se um compensador híbrido de heave, o qual é composto por uma parte ativa e uma passiva, baseado na teoria de planicidade diferencial para sistemas de perfuração offshore. Para isso, são desenvolvidos quatro modelos, sendo um modelo de validação não linear usado como referência, um modelo linear para comparação e dois modelos reduzidos que cumprirão a tarefa de projeto de dois controladores (linear e não linear). Através de simulações numéricas, o desempenho dos controladores é avaliado na presença de distúrbios externos para diferentes estudos de caso com variações no comprimento da coluna e na rigidez da formação. De maneira geral, os resultados numéricos indicam que o movimento de elevação foi drasticamente reduzido, com uma atenuação do movimento de heave superior a 85% e com uma variação do peso sobre a broca mínima, eliminando totalmente o problema da instabilidade de contato.